Antiferromagnetisme er en form for magnetisme, først påvist av Louis Eugène Felix Néel i 1930-årene. Den karakteriseres av at magnetiske moment i materialet parvis innretter seg i et repeterende, antiparallelt mønster, som vist på figuren. Eksempler på antiferromagnetiske materialer er NiO og FeO.
antiferromagnetisme
I et antiferromagnetisk materiale er de lokaliserte elektronspinnene innordnet slik at de veksler mellom å peke opp og å peke ned. Dermed eksisterer et magnetisk mønster, men uten at noen netto magnetisering produseres siden det er like mange elektroner som peker opp som ned.
Illustrasjon av den antiferromagnetiske ordningen av magnetiske momenter for manganatomene i manganoksid, MnO. Retningen av det magnetiske moment for hvert manganatom, Mn (mørkeblå), er angitt. De lyseblå atomene er oksygen, O.
Historikk og anvendelse
Antiferromagnetiske materialer har, i motsetning til ferro- og ferrimagnetiske materialer, historisk sett hatt knapt noen praktiske anvendelser. I nyere tid har antiferromagneter derimot fått betydelig oppmerksomhet med tanke på potensielle anvendelser innenfor spinnelektronikk.
I 1970 ble Louis Eugène Felix Néel (1904–2000) tildelt Nobelprisen i fysikk for påvisning av antiferromagnetisme, og Clifford G. Shull (1915–2001) fikk samme pris i 1994 for å ha synliggjort antiferromagnetiske strukturer ved nøytrondiffraksjon.
Fysisk beskrivelse
Antiferromagnetiske materialer har en ordnet fordeling av de magnetiske momentene til elektronene (se figur). En del paramagnetiske materialer vil ved avkjøling under en viss (kritisk) temperatur kjent som Néel-temperaturen, TN, gå fra en tilstand hvor de magnetiske momentene er uordnet i materialet til å være antiparallelle (i gjennomsnitt) slik at den netto magnetiseringen til materialet er null. For at denne anordningen av momenter skal inntreffe, må momentene vekselvirke på atomært nivå.
Spesielt utvekslings-vekselvirkning (engelsk «exchange interaction») er viktig for dannelsen av antiferromagnetisme. Denne har sitt opphav i overlappet mellom bølgefunksjonene til elektronene som med sine spinn danner den antiferromagnetiske ordenen. En forutsetning for ordnet magnetisme er at det eksisterer helt eller delvis lokaliserte uparede elektroner ved høyere temperatur. Dette finner man for forbindelser med innskuddsmetallene (med elektroner i 3d, 4d, og 5d orbitalene) og med lantanoider (4f) og actinoider (5f).
Ordningstemperaturen TN avhenger av hvor mange og hva slags type elektroner det er snakk om (karakterisert ved hvilken orbital de befinner seg, for eksempel d versus f) og av detaljer i interatomære forhold. Avhengig av forbindelsen kan TN ligge i intervallet mellom noen milli-Kelvin og 1000 °C. Mer kompliserte antiferromagnetiske spinnarrangementer er oppdaget etter 1960-årene, blant annet heli- (spiral-) magnetisme. Eksempler på antiferromagnetiske forbindelser er FeO, CoO og NiO.
Les mer i Store norske leksikon
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.